泥石流堆积物中细颗粒含量与渗透系数关系试验研究

泥石流拦砂坝通常建造在沟床堆积物上。泥石流堆积物的渗透性是影响坝底扬压力的关键因素。目前关于土体渗透性的研究主要集中于无黏性粗粒土,对泥石流堆积物这种宽级配土体渗透性的研究比较缺乏。选择北川县泥石流沟床堆积物作为试验材料,通过渗透试验,确定了影响宽级配土渗透性的细颗粒上限粒径;在此基础上,通过试验研究了细颗粒含量与渗透系数的关系。结果表明,泥石流堆积物中粗颗粒仅起骨架作用,细颗粒才是决定其渗透性能的关键;显著影响宽级配土渗透性的细颗粒上限粒径为0.1 mm;细颗粒（<0.1 mm）含量与渗透系数呈负指数关系,并且当细颗粒含量超过20%以后,泥石流堆积土的渗透性趋于稳定。     

土-水特征曲线的分形特性及其分析拟合

为了建立一种参数有明确物理意义的土-水特征曲线拟合方法,基于分形理论,给出了一种直接通过土-水特征曲线实测数据求解分维数的计算方法,建议了一种土-水特征曲线拟合分析的分形模型。为验证所建议拟合方法的合理性,采用液压千斤顶制作了7个不同干密度黏性土试样,利用压力板仪测量了土-水特征曲线。基于土-水特征曲线实测值计算了分维数,在此基础之上对土-水特征曲线实测数据进行分析拟合。结果表明：分维数计算及拟合分析时,7个试样相关系数都集中在0.97～0.99之间,从而证明了土-水特征曲线具有良好的分形特性,建议的拟合方法效果较好。此外,研究发现,分维数、进气值随干密度几乎呈线性增加,据此建议了一种不同压实度下的土-水特征曲线预测方法,其预测结果与实测值吻合较好。     

砾石土渗透系数确定方法及其在管涌试验中应用

渗透系数作为水文地质学中的重要参数,在基坑建设、矿井涌水问题治理、环境治理等有广泛的应用。通过Kozeny-Carman公式、Kovacs公式、Amer-Award等理论公式计算获得砾石土渗透系数用于计算流速或流量,与管涌试验的实际流速、流量对比和拟合,从而验证参数的有效性和适用性。表明三个理论公式计算与实际数据拟合良好。     

泥石流类型与地貌分形特征的关系研究

泥石流是一种频繁发生且危害性很大的自然灾害。作为中国泥石流灾害重灾区之一的陇南地区,泥石流不仅严重阻碍G212线的正常运营,也严重影响沿线地区的经济发展和人民生活。通过对G212线陇南段232条泥石流沟的调查资料分不同属性、不同发展阶段和不同危害程度进行统计,结合分形理论,分析了泥石流沟道数与地貌要素的定量关系。结果表明:地貌形态要素对泥石流的属性、发展阶段和危害程度等不同类型泥石流的影响程度不同;综合分维值、形成区形态参数和地形坡度等参数都在一定程度上定量反映了不同类型泥石流的特征。     

兰州黄河阶地卵砾石层渗透系数测试研究

采用多孔抽水、钻孔注水和单环注水试验测得兰州黄河Ⅰ级阶地卵砾石层渗透系数分别为34.19m/d、32.68m/d和26.50m/d。颗粒分析成果表明,研究区卵砾石层孔隙体系形式为卵砾类骨架形成架空大孔隙,含量较少的中细砂小颗粒难以完全充填架空大孔隙,仅起到减少大孔隙通道的作用,其渗透系数大于中细砂但小于一般意义上不含或仅含极少量中细砂的卵砾石层。对比分析可知,基于特征粒径、不均匀系数的半经验渗透系数预测值具有很大的离散性和变异性,与实测值有较大差异,作为工程建设设计参数时应通过多种方法验证其准确性。依据水文地质测试成果,结合相关资料工程经验值及地区经验,推荐研究区降水方案设计含水层渗透系数取34.19m/d。     

坡面松散砾石土侵蚀过程及其特征研究

砾石土因其含砾、粉细砂和粘性土,具有级配宽、不均匀系数大、透水性强等特点,在土石坝防渗体土料和工程防渗墙中得到广泛应用。目前的研究多针对砾石土在工程应用方面,对于坡面松散砾石土降雨淋滤作用导致土体细粒成分流失、土体组构改变以至影响土体力学性质变化以及坡面物质稳定性变化等系列研究并不多见。利用人工降雨装置,进行了人工降雨坡面松散砾石土降雨淋滤试验,开展了砾石土侵蚀过程及其特征初步试验研究。试验表明,降雨作用下砾石土斜坡表面土体形态变化具有明显的阶段性特征,随着坡长的增加,产流率和侵蚀模数成线性增加,径流量随降雨时间跳跃和波动性增加,径流泥沙含量随降雨时间的增加以近似幂函数曲线关系递减。     

蒋家沟砾石土的特性及其对斜坡失稳的意义

云南蒋家沟是世界上著名的由降雨导致泥石流、浅层滑坡频发的沟谷之一。组成蒋家沟斜坡表层的砾石土具有孔隙度高、级配宽、不均匀系数大等特点,级配曲线为上凹型或双峰型,为内在不稳定性土。X射线衍射分析表明,粒径小于1 mm 的细粒部分主要由绿泥石和伊利石等黏土矿物及次生石英组成,黏土矿物会影响砾石土的物理力学性质。在环境电镜扫描中观测了砾石土的微观结构,发现一种特殊的“桥式”胶结结构,并在遇水条件下发生断裂,不仅降低了微弱黏聚力,而且土颗粒容易分离成粒径为数十微米的散微粒。这与砾石土中黏性部分具有高分散性有关。此外这些散微粒在自滤过程中会能发生运移,并在孔喉等处积聚而堵塞孔隙,会降低砾石土的渗透性以及有利于斜坡中暂态上层滞水的积聚。     

蒋家沟砾石土不同粗粒含量直剪强度特征

蒋家沟流域内大量泥石流由滑坡引发,滑坡转化为泥石流的3个过程中,首先是在斜坡体内大范围剪切破坏。在其物源区与沉积区内分布大量砾石土,其强度特征对于蒋家沟泥石流的起动机制具有重要意义。由于砾石土颗粒粗大,粗细粒配比和试验尺寸对强度特征有一定的影响。为此在室内现场两用大型直剪仪下进行蒋家沟砾石土不同粗粒含量下的直剪强度试验,结果表明：在干密度为2.0 g/cm3、含水率为7 %时,砾石土除在粗粒含量为74.31 %的低垂直压力（50,100 kPa）时剪应力-水平位移关系有峰值外,其余土样没有明显峰值;同一粗粒含量试样在水平剪切应变值为0.02时的剪切模量 随垂直压力增加而增大;在相同垂直压力下, 随粗粒含量增加而增大,且在较低垂直压力下的 随粗粒含量增长更为显著。内摩擦角值随粗粒含量增加而增大;黏聚力在粗粒含量为48.7 %时最小。粗粒含量小于 48.7 %时,试样黏聚力值随粗粒含量增大而减小;当粗粒含量大于48.7 %时,黏聚力随粗粒含量增加而显著增大。     

含盐土渗透系数变化特征的试验研究

对含盐土的渗透系数进行了室内试验研究.结果表明:在干容重相同的情况下,渗透系数随着含盐量的增加而减小;对同一类型土,随着含盐量的增加,硫酸盐土的渗透系数要比氯盐土渗透系数减小显著;在干容重和盐类相同的情况下,细颗粒含盐土的渗透系数要比粗颗粒含盐土的渗透系数减小显著.在含盐量相同的情况下,同一种土的渗透系数随着干容重的增大而减小.当干容重在一定的范围内时,渗透系数与干容重呈线性关系,但当干容重超过该范围时,渗透系数与干容重呈幂函数关系.     

常州地区土的塑性指数与渗透系数的经验关系研究

粉土、粘性土的渗透系数受土的结构构造、矿物成分、颗粒级配等因素影响,而这些影响因素可在土性指标(尤其是塑性指数IP)上得到集中体现。基于常州地区土的室内渗透系数K与塑性指数IP试验数据,初步建立了粘性土、粉土渗透系数K与塑性指数IP间的地区经验关系,对常州地区土的渗透系数的确定具有参考意义。     

砂性土渗流的分形特征研究

针对砂性土颗粒结构的复杂性和不规则性,从颗粒级配和达西定律出发,基于分形几何理论,通过颗粒分析和渗透试验,建立了砂性土颗粒级配分形维数与不均匀系数的关系,从而揭示了级配分形维数的物理意义;通过线性回归,进一步探讨了级配分形维数与渗透系数之间的相关关系。研究发现:级配越好,不均匀系数越大,分维越小,渗透系数也越小。结果表明,级配分形维数是刻画砂性土的颗粒组成及其级配特征的有效参数,直观定量地描述了土的渗透性能,从而为多孔介质以及断层破碎带等裂隙介质的渗透性研究提供了一种较好的研究思路。     

矿山泥石流沟谷形态的分形分维

以2个区域的矿山泥石流为背景,利用分形理论分析了矿山泥石流沟谷形态特征,并与4个区域的自然泥石流沟谷形态进行比较研究。沟谷形态的分形维数具有相同的地学意义:维数越小,该要素对沟道及泥石流的发育和形成的影响越大。沟道比降、汇水面积和沟道长度3个沟谷形态要素中,汇水面积影响最为显著;但矿山泥石流沟谷具有汇水面积少、沟谷尺度小,沟谷比降陡的特点;在此基础上提出了自然—矿山型泥石流的概念。     

河流形态的分维及与洪水关系的探讨--以长江中下游为例

河流水系形态特征可以通过河流的分形特征来反映,分形维数则是河流分形特征的量化表示,其与河流洪水之间存在着一定的关系。以长江中下游为例,利用网格覆盖法计算出长江中下游河流分维,分析了长江中下游河流的分形特性,并在此基础上结合长江中下游洪水分析不同水系特征下洪水的特点。研究结果表明,一般来说河道分维越大、河网分维越小,洪水发生可能性则越高。     

压实黄土非饱和渗透系数试验研究

压实黄土非饱和渗透特性具有重要的工程意义。对不同干密度的压实黄土试样,采用非饱和导水率测定系统进行非饱和渗透系数量测,得到不同干密度压实黄土的渗透系数与吸力的关系。试验结果表明：渗透系数随吸力的增大而成非线性减小,随干密度的减小而增大;在低吸力时,干密度对渗透系数的影响较大;在较高吸力时,干密度对渗透系数的影响较小。进一步给出了压实黄土的渗透系数模型并进行回归分析,得到各Wind幂函数模型参数与干密度的关系,建立了基于干密度的压实黄土渗透系数的确定方法。     

基于孔隙分形维数的土壤大孔隙流水力特征参数研究

根据数字图像制备分析技术得到大孔隙数目、大小和形状等特征数据,用分形理论计算孔隙分形维数,并对两类不同质地土壤的孔隙分形维数进行分析比较,应用基于孔隙分形维数的大孔隙分形模型,建立了土壤水分特征曲线和非饱和导水率的预测模型。结果表明,孔隙分形维数D_v可定量描述不同质地土壤结构,其模型预测精度优于颗粒大小分布估计的分形模型,可用于实际问题的研究。     

基于流域形态完整系数的泥石流容重计算方法

通过对四川山区20条典型泥石流沟道的现场调查,建立了流域形态完整系数与泥石流浆体容重的统计关系,通过拟合分析形成了基于流域形态完整系数泥石流容重的指数式计算公式,获取了回归曲线,并采用误差分析、影响因素分析及趋势分析验证了该计算公式的合理性。研究表明,泥石流流域形态对泥石流浆体容重有很大影响,在区域地质背景条件相似时,浆体容重随流域形态完整系数的增大而减小。当流域形态完整系数大于0.3时,形成的泥石流多为稀性泥石流,且逐步向水石流、夹砂水流的状态发展,浆体容重可达到1.28t/m3的极值,这与目前观测到的泥石流容重最小值相符。基于统计关系所建立的拟合公式尤其适用于流域形态完整系数较大的桦叶形泥石流沟,可为无法观测（已暴发或难以到达）的泥石流沟容重的计算提供简便方法,亦可为容重参数的合理确定提供区域性参考。     

和龙市东城区泥石流沟谷形态的非线形特征

和龙市地处长白山脉东北部,地质环境质量较差,区内常有泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害发生。该市东城区具备形成泥石流的条件,泥石流发生频繁。文章根据东城区34条泥石流沟的实际调查资料,采用分形理论．研究了泥石流沟谷形态的分形特征及其在不同观察尺度下分维值的变化特征。这种非线形关系在一定程度上揭示了该区泥石流沟谷演变的非均匀性和自相似性。     

Properties of debris flow deposits and source materials compared: implications for debris flow characterization

In the Alps, debris flow deposits generally contain <5% clay‐size particles, and the role of the surface‐charged <2 μm particles is often neglected, although these particles may have a significant impact on the rheological properties of the interstitial fluid. The objective of this study was to compare debris flow deposits and parent materials from two neighbouring catchments of the Swiss Alps, with special emphasis on the colloidal constituents. The catchments are small in area (4 km²), 2·5 km long, similar in morphology, but different in geology. The average slopes are 35–40%. The catchments were monitored for debris flow events and mapped for surface aspect and erosion activity. Debris flow deposits and parent materials were sampled, the clay and silt fractions extracted and the bulk density, <2 mm fraction bulk density, particle size distribution, chemical composition, cation exchange capacity (CEC) and mineralogy analysed. The results show that the deposits are similar to the parent screes in terms of chemical composition, but differ in terms of: (i) particle size distribution; and (ii) mineralogy, reactivity and density of the <2 mm fraction. In this fraction, compared with the parent materials the deposits show dense materials enriched in coarse monocrystalline particles, of which the smallest and more reactive particles were leached. The results suggest that deposit samples should not be considered as representative of source or flow materials, particularly with respect to their physical properties.